آشنایی با فرکانس متر

درباره آشنایی با فرکانس متر بیشتر بدانید ...

آشنایی با فرکانس متر

تجهیزات وابزار دقیق سیانکو

فرکانس مترچیست؟

فرکانس متر دستگاهی است که بوسیله ی آن میتوان فرکانس یک سیگنال یا پریود آن یا فاصله ی زمانی بین دوواقعه رااندازه گرفت.برای اندازه گیری فرکانس می توان ازکانتر استفاده کرد.البته روشهای دیگری

نیز برای اندازه گیری فرکانس مانند استفاده از اسکوپ وجودداردکه استفاده از کانتر روش دقیق و ساده تری است.کانتر درواقع قلب دستگاه فرکانس متر می باشدکه بوسیله ی آن میتوان شمارش تعداد پالسهای ورودی(clock)ونیز تقسیم فرکانسی راانجام داد.

اصولاً یکی از ابزارهای مهم که در بخشهای مختلف سیستم های الکترونیکی و مخابراتی به کار گرفته می شود فرکانس متر می باشد. این ابزار می تواند به صورت آنالوگ یا دیجیتال پیاده سازی گردد. نکته مهم در پیاده سازی این ابزار توجه به محل استفاده و نیز محدوده فرکانس مورد نظر می باشد . فرکانس متر وسیله ای برای نمایش فرکانس یک سیگنال الکتریکی تناوبی است . فرکانس مترها انواع مختلفی دارند که برخی

از آن ها برای اندازه گیری فرکانس های پایین تا ۹۰۰ هرتز استفاده می گردند .این دستگاه با متوازن قرار دادن دو نیروی متضاد عمل می کند و تغییر در فرکانس ، به علت تغییر در این تعادل ، می تواند توسط انحراف

یک عقربه در مقیاس اندازه گیری نشان داده شود . این دستگاه دو سیم پیچ دارد که برای فرکانس های متفاوت تنظیم شده است و عقربه ای که توانایی حرکت دارد .

شمارنده فرکانس یا فرکانس متر یک وسیله الکترونیکی است که ۲ نوع دارد :۱)نوع آنالوگ ۲)نوع دیجیتال

که مدل های قدیمی تر این وسیله آنالوگ بود و صفحه نمایشگر آن بصورت عقربه ای بود اما دقت چندانی در اندازه گیری نداشت .

مدل جدیدتر این وسیله نوع امروزی آن است که دیجیتال است و فرکانس را با دقت بالایی اندازه گیری و نمایش می دهد و خطای کمتری دارد.

در بسیاری از آزمایشگاههای دانشگاهها با دستگاههایی نظیر سیگنال ژنراتور و اسیلسکوپ و البته فرکانس متر کار شده است.

فرکانس متر یا شمارنده فرکانس معمولا تعداد اسیلاتورها تعداد پالس ها در ثانیهpps در یک سیگنال الکترونیکی متناوب اندازه گیری می کند.

محتویات(contents):

۱)عملکرد اولیه:

۲)دقت اندازه گیری

۳)سطوح ورودی و خروجی

۴)منابع

فرکانس متر دیجیتال کاربردهای زیادی دارد:

درفرکانس متر دیجیتال ازمدارات دیجیتال استفاده میشودوبنابراین دانش خوبی ازمدارات دیجیتال برای فهمیدن کامل آن موردنیازاست.(البته من فاقد آن میباشم) شمارنده ی فرکانس تعدادی تناوب سیگنال ورودی را درهرثانیه بایدبشمرد.بنابراین به یک وسیله برای شمردن نیازاست.

در مدارات الکترونیکیICهایی به عنوان کانتروجوددارد.این ICها پالسهای ورودی رامیشمارند.خروجی آنها به صورت کد باینری یاBCDمیباشد.این تراشه ای است برای نشان دادن یک رقم وبا استفاده از ۷تاIC مشابه میتوانیم یک کانتر۷رقمی داشته باشیم.اغلب ازیک دیکدرCMOSاستفاده میشودتاخروجیBCD کانتررادیکدکندو۷-segراه اندازی شود.

 

شمارنده ی فرکانس دیجیتال

ازآنجایی که شمارنده تنهاپالسهای دیجیتال رامیشمردبه یک کانورترموج سیگنال ورودی به پالس دجیتال نیازداریم.بنابراین به یک مدارویژه برای شکل دهی موج ورودی باهمان فرکانس ودامنه محدودشده به سطحTTL نیازاست.یک بخش شایسته سازی سیگنال(تصحیح فاز ودامنه ی آن) موردنیازاست که شامل این بخشها میباشد:

  • مرحله ی تقویت یاتضعیف
  • مبدل سطح TTL

درکناردومرحله بالادربعضی ازطراحی ها ازیک بخش محافظت ورودی وفیلترکردن نیزاستفاده میشود.شمارنده همیشه بایدبشمردومقداررانشان دهد.این بدین معنی است که یک نظمی برای شمارش ورودی دریک دوره ی ثابت بایدوجودداشته باشد.Display میخواندوکانتربایددوباره پاک کند تاورودی مجددا خوانده شود.سپس ما به یک خواندن پیوسته میرسیم که فرکانس صحیح رادرتمام زمانها به ما نشان میدهد.

تشریح مدار

مدارکانتربراساسICهای دیجیتال طراحی شده است.دراین طراحی ازICهای بیشتری استفاده شده است.

مدارمیتواند شمارش روبه بالا یاپایین انجام ویابامقداراولیه پروگرم شود.

تراشه ای که برای کانتراستفاده میشود۷۴HCT190میباشد.

اینICتوان کمتری مصرف میکندوروبه بالامیشمارد.در صورت نداشتن اینICمیتوان ازICهای مشابه دیگرخانواده ی۷۴استفاده کرد.CD4511یک دیکدرمیباشد.این یک CMOS IC شامل Decoder,Latch ویک راه انداز۷-seg.مدارکنترل برای استفاده ی بدون محدودیت تراشهTime Baseکه شامل MM5396 ودوتاتراشه یTTLمی باشدطراحی شده است.۵۳۶۹شامل یک اسیلاتورویک تقسیم کننده میباشد.اگرمدار رابه یک کریستال ۳٫۵۷۹Hzوصل کنیم فرکانس ۶۰Hzرابه مامیدهد.این فرکانس مجددا بوسیله ۱۲تاتراشه کانتر۷۴۹۲تقسیم میشود.با هردوی ۷۴۹۲وگیت اشمیت تریگرNANDسیگنال کنترلی لازم نتیجه گیری میشود.

 فرکانس متر دیجیتال

نوع دیگری ازفرکانس مترهاهستندکه بامیکروکنترلرPIC16C54ساخته میشووند.میکروکنترلرPIC16C54 دارای ۱۳ پایه ورودی/خروجی میباشدکه ۱۲ پایه ی آن برای کارهای عمومی استفاده میشود.این پایه ها برای راه اندازی ۴تا۷-Segment که فرکانس اندازه گیری شده را نشان می دهند به کارمی رود.

بقیه ی پایه ها برای اتصال به ثبات داخلی PICبه نامRTCC به کار می رود.پایه ی RTCCاین ثبات یا دستورالعملهای داخلی ویاپالسهای خروجی را میتواندبشمرد.دراینجا ازتوانایی آن به عنوان شمارنده ی پالس استفاده می شود.

ازیک تشدیدکننده سرامیکی یاکریستالی بایداستفاده شود.فرکانس مترباید تافرکانس۸MHسیگنال ورودی رابایداندازه بگیرد.بنابراین به پردازشگر خیلی سریع نیاز است.تشدیدگرخودتراشه تافرکانس۴MHzرااندازه میگیردولی انواع کریستالی تا ۲۰MHzرااندازه میگیرند.بنابراین برای میکروکریستال۲۰MHzانتخاب میشود.هرکدام از دستورالعملهای PIC 4تاclockcycleزمان برای اجرای دستورالعملها نیازدارد.بنابراین PIC 20MHz درهرثانیه۵میلیون دستورالعمل رااجرامیکند.

تشریح مدار فرکانس متردیجیتال:

مدار فرکانس متر را می توان به سه بخش اصلی تقسیم کرد:

۱) Powersupply : این مدار دارای یک منبع تغذیه ۹v می باشد که به وسیله ی رگولاتور ولتاژ ولتاژآنرا روی ۵v تنظیم می کنیم.دراین مدار به خاطر عمل مولتی پلکسینگی که انجام شده اغتشاشات زیادی داریم و عمل سوئیچینگ باعث کشیدن جریان زیادی درحدود ۴۰mA می گردد.

R7 وC2 مولفه های یک فیلترپایین گذرهستندبا فرکانس مرکزی ۱۰۰Hz که ولتاژتغذیه شده برای تقویت کننده ی ورودی را ازنویزایجادشده درمدارمجزا میکند.

۲) Input Amplifier :تقویت کننده ی ورودی بین سیگنال ورودی ومیکروکنترلر قرار می گیرد.تقویت کننده هرسیگنال پریودیک (سینوسی-مثلثی-مربعی ) با یک دامنه Peak to Peak با حداقل ۵۰mv را به سطح ۵v TTL تبدیل میکند.که این ولتاژموردنیاز برای ورودیRTCC میباشد. تقویت کننده دارای یک ورودی Hi-Impedance است که باعث کاهش اثر آن در سیگنال ورودی میشود.